基于modbus协议的核电厂krt与dcs通信改进研究及应用

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1、基于ModBus协议的核电厂KRT与DCS通信改进研究及应用　　摘要：介绍了CPR1000项目核电站KRT与DCS系统的网络通信方案以及在系统运行过程中遇到的问题。通过对KRT与DCS系统通信结构的分析，提出了增加生命信号与ModBus协议异常响应报文机制相结合的改进处理方案，实现了KRT与DCS系统数据通信异常时的自动检测与冗余切换功能。该改进处理方案通过在CPR1000项目上的实施与应用，成功解决了KRT与DCS系统的数据通信问题。　　关键词：KRT；DCS；生命监测信号；ModBusRTU　　中图分类号：TN915

2、?34文献标识码：A文章编号：1004?373X（2016）01?0085?04　　0引言7　　CPR1000百万千瓦级压水堆核电站厂房辐射监测系统（简称KRT）主要用于监测核电站全厂放射性水平，包括工作区域剂量率、工艺系统介质放射性活度以及气态和液态排出流放射性活度等，并将其测量值与报警状态实时传送至核电站数字化控制系统（简称DCS），使主控室操作人员得以及时了解核电站全厂放射性状态，在发生放射性超阈值报警时可及时采取相关措施，防止工作人员和公众受到过剂量的辐射。KRT系统两台机组共包含100个测量通道，每个测量通道分

3、散布置于全厂的各个厂房以实现对全厂放射性水平的监测，同时为便于日常维护和测试，分散布置的各通道测量数据和报警数据需集中传输至KRT集中机柜（包含KRT数据服务器）进行统一管理和存储，KRT服务器与分散布置在全厂的各测量通道在设计上采用RS485链路连接，两台机组为冗余结构。　　KRT测量数据与报警状态信息通过ModBus/RTU协议与电厂数字化控制系统DCS实现通信，使得操作人员在主控室可以实时监测KRT系统的运行状态，以保证核电站的核辐射安全。KRT与DCS系统采用ModBusRTU协议进行通信，DCS为ModBus主

4、站（MasterStation），KRT为ModBus子站（SlaveStation），两台机组KRT系统与DCS系统通信链路采用冗余结构设计，用以提高系统通信的可靠性。但在系统实际运行过程中发现，当KRT系统端数据通信出现异常后，DCS端无法及时检测到通信异常并自动切换至冗余通信链路，本文针对这一问题原因进行了分析并对KRT与DCS系统通信方案进行了改进，改进方案应用后KRT与DCS系统通信稳定，问题得到了较好的解决。　　1CPR1000项目KRT与DCS系统通信结构　　1.1KRT系统结构　　CPR1000项目为双堆

5、布置，双堆布置中2台机组的KRT系统由100多个测量通道和两台数据服务器DAS组成，每个测量通道包含有探头、数据测量和显示设备、数据接线箱等，所有测量通道数据通过ModBusRTU/RS485协议将下端的测量数据传输至上端的服务器DAS。根据KRT各测量通道在全厂的安装位置，将两台机组的KRT测量通道分为16组，每组采用独立的RS485链路与两台服务器DASA和DASB连接，结构上为冗余结构。同时通过选择合理的分组策略可使每组RS485链路长度不超过12007m，确保RS485数据通信的稳定性，系统结构如图1所示。　　1

6、.2KRT系统数据通信软件结构　　CPR1000项目KRT服务器基于WindowsXP操作系统，开发了独立的数据通信管理系统RAMVISION，该系统具备数据采集、存储、显示、通道参数设置、数据通信等功能，可实现对全厂KRT测量通道集中管理并与DCS进行数据通信。主要的软件功能模块包括数据采集、显示、参数设置、数据管理以及数据通信等。同时在设计上预留了TCP/IP组网扩展功能，便于核电站多机组间KRT系统的组网。　　采用ModBus通信协议及RAMVISION系统充分考虑了核电厂KRT系统的实际需求，便于扩展和集成新增测

7、量通道；同时对部分放射性剂量较高的区域，在工作人员不便于进行维修和检查时，可通过KRT服务器RAMVISION软件相关模块实现对测量通道的远程控制及参数设置，避免了现场定期巡检给工作人员带来的额外剂量照射。　　为便于分析KRT与DCS通信问题的改进方案，下文主要介绍RAMVISION软件的3个功能模块：　　（1）数据采集模块SUPACQ32，该模块主要用于采集从各COM端口传输的下端测量数据及报警状态信息等，并将数据存储于内部数据库中。同时，该模块可设置KRT服务器与下端测量通道的数据通信参数，如采集周期或频率，模拟报警

8、阈值设置等。　　（2）数据管理模块RAMVISIONMP0，该模块主要用于从SUPACQ32数据库中读取数据，并将数据按DCS报文请求的要求进行封装等。　　（3）7数据通信模块MGPNETBRIDGE，该模块主要用于接收和响应DCS的报文请求，将报文请求传递给RAMVISIONMP0并将RAMVISIONMP0的应答